A hangok világában dinamikának a legerősebb és a leggyengébb hangok arányát nevezzük. Nem a különbségüket, hanem az arányukat. A természet dinamikája végtelen. Nem azért, mert nincs minden hangnál erősebb hang, hanem amiatt, mert nincs leghalkabb. Márpedig, bármely, 0-tól különböző számot 0-val osztunk, az eredmény végtelen lesz.

Ej, már megint ez a fránya nulla és végtelen! Hogyan lehet az, hogy a hang sosem szűnik meg? Úgy, hogy ha egy hangforrás rezgéseit leállítjuk, akkor a terjesztő közegben, a levegőben még sokáig, végtelen ideig lökdösik egymást a molekulák, csak egy idő után olyan elhanyagolható lesz ez a lökdösődés, hogy más hatások - pl. a véletlenszerű hőmozgás - erősebben hatnak a molekulákra, így a hangrezgés már nem is észlelhető. Ez egyébként sokkal kisebb amplitúdónál van, mint amit meghallunk.

A zenében kétfajta dinamika fogalom van. Az egyik itt is a legerősebb és a leghalkabb hangok aránya, de ezzel nem sokat bajlódunk. Sokkal izgalmasabb, hogy a kottabeli jelzések nemcsak a hangosságot írhatják elő, hanem folyamatokat is.

A hangerő változását, a zenemű ilyetén lüktetését az alkotás belső dinamikájának nevezzük.

A rockzene, a diszkó vagy a techno nem nagyon él ezzel a lehetőséggel, ezért egy nagyon szép példát mutatok neked a szomorúzene világából. Kérlek, hallgassad úgy végig, hogy a nóta elején a közepesnél egy hangyányival kisebb legyen a hangerő! A hallgatáshoz lehetőleg ne parányi hangsugárzókat használj! Most tehát kb. 20 perc élvezkedés következik, engedd el magad nyugodtan!

Ha te is úgy véled, hogy izgalmas muzsika szólt, akkor bizonyára észrevetted, milyen ravasz hatáseszközzel – korabeli effektcuccal – élt Csajkovszkij. Több esetben indul halkról egy-egy futam, majd mielőtt még kitörne, kicsit visszaesik a hangerő. Majd ismét nekiveselkedik, és a csúcs előtt megint visszafogja magát. A végén már nem bír magával, és szól, ahogy csak belefér. Ha ez nem tiszta szex, akkor semmi nem az.

Nemcsak a zenében fontos eszköz a belső dinamika. Hallgassad meg ugyanazt a verset háromféle előadásban!

Az előbbi felvétel hullámforma időképe jól mutatja, hogyan változik a három előadásban a belső dinamika.

Van azonban még valami, amiért a szomszédok halálra ítélnek téged.. Vizsgáld meg ezt a képet, mennyire részletes, hány árnyalatot tudsz fölfedezni:

Utána nézd meg ezt is:

Ugyehogyugye? Az első kép annak felel meg, amikor halkan, a második meg annak, amikor nagy hangerőn hallgatunk zenét. Ez nem azt jelenti, hogy bömböltetni kell mindig, mint állat, hanem azt, hogy úgy kell hallgatni, hogy a leghalkabb hangok se tűnjenek el.

Az analóg hangtechnikában nagyon érdekes a dinamika. Mivel minden berendezés kelt valamilyen zajt, azt gondolhatnánk, hogy a dinamika alját a zaj határozza meg, hiszen ami annál kisebb, azt nem halljuk, elvész a zajban. Ez azonban egyáltalán nem igaz. Az tényleg úgy van, hogy a zaj nagyon zavaró, de sok esetben ki tudjuk nyerni a zajból a számunkra hasznos információt. A dinamika „tetejét” az a jelnagyság határozza meg, aminél nagyobbat az eszköz nem visel el, vagyis – megadott mértékben – már torzít.

Az analóg dinamikaváltozás valami ilyesmi:

Azért írom, hogy ilyesmi, mert ez is digitális kép, csak megpróbáltam szemlélteti a jelenség lényegét.

Az analóg hangtechnikában van egy, a dinamikától eltérő, de jól mérhető érték: a jel-zaj viszony. A jel-zaj viszony nem dinamika, s ez azért fontos, mert még komoly cégek adatlapján is keverik a kettőt. A jel-zaj viszony valamilyen módon meghatározott, mondjuk úgy, maximális jelszint és valamilyen módon mért zaj hányadosa decibelben. A különböző módokon megállapított, és a felhasználók megtévesztésére használt értékeket is fogjuk anyázni, most csupán az elv a lényeg:

Az analóg rendszerekben nagyon nehéz elérni 80 dB-nél – tízezerszeresnél – jobb jel-zaj viszonyt.

A digitális technikában más a helyzet. Ott szigorúan érvényesül az ablak-hatás, és még valami más is, ami sokkal durvább. Az analóg jelet ugyanis nemcsak időben mintavételezzük, hanem annak nagyságában, amplitúdójában is. Ennek a pislogásnak önálló neve van: a kvantálás.

A kvantálásnak az az oka, hogy a minta értéke a jelcsúcsok között végtelenül sokféle értéket vehetne föl. De hát – jajdulhatsz föl - a maximális pozitív és negatív amplitúdó közötti értéktartomány véges! A tartomány valóban az, ám az értékkészlet – tehát, hogy ezen belül mekkora lehet egy adott minta – végtelen. Hogy miért? Nézd csak meg ezt a két szakaszt!

A felső hosszabb, mint az alsó, mégis, mindkettő végtelenül sok pontból áll. Tudom jól, hogy emlékszel te erre matekból, csak a biztonság kedvéért idéztem föl.

Végtelenül sokféle mintaértéket azonban nem lehet rögzíteni, ki kellett találni észszerű korlátozásokat. Ezt úgy határozták meg, hogy lépcsőket, kvantálási szinteket alakítottak ki, és az egyes mintákat hozzáerőszakolták egy-egy szinthez, ahhoz, egy-egy minta a legközelebb van.

A digitális rendszerekben tehát egymáshoz képest csakis meghatározott hangerő értékek lehetnek.

De mekkora legyen egy-egy lépcső? Nyilvánvalóan a legegyszerűbb az, ha csak két szint van: a 0 (nincs jel) és az 1 (maximális a jel nagysága). Ha a mintánk amplitúdója az 1-hez van közelebb, akkor van hang, ha a nullához, akkor csönd van. Ha kettő hatványait nézzük, akkor ez 2 első hatványa.

Azt is mondjuk, hogy az ilyen felbontás egy bites. Ha már négy szintünk van, az 2 második hatványa, tehát két bites. Ha nyolc, az 2 harmadik hatványa, tehát 3 bites. A táblázat azt mutatja meg, hogy az egyes szintmennyiségekhez, felbontásokhoz hány bites rendszer tartozik, pirossal jelölve a digitális hangtechnikában használatos felbontásokat. S még valami: ha a felbontást egy bittel növeljük, a digitális rendszer jel-zaj viszonya körülbelül 6 dB-lel növekszik.

A táblázatból kiderül, hogy már 16 bites felbontással is lényegesen jobb jel-zaj viszonyt lehet elérni, mint amit az analóg rendszerek tudnak. S valóban, amikor a CD-k úgy 30 évvel ezelőtt megjelentek, ezzel kápráztatták el a nagyérdeműt. De vajon miért van a 28 bites felbontásnál a kérdőjel? Azért, mert néhány különleges varázslás kivételével 168 dB jel-zaj viszonyt nem lehet elérni, mert a legalapvetőbb zaj, a töltéshordozók mozgásából eredő termikus zaj alá nem mehetünk.

De mi értelme van annak, hogy 65 ezer vagy még annál is több lépcsőt hozunk létre? Meghalljuk-e a különbséget? Rossz hírem van: nem ezt halljuk meg. Azt halljuk meg, hogy a nagyon pici jeleknél, a legalsó lépcsőnél hirtelen megszűnik a hang. Ám ezt nem úgy halljuk, hogy a csöndet érzékeljük, hanem úgy, hogy a digitális felvételek – az analógokhoz képest – nem keltenek térérzetet, mélységi tagozódást. A terem zengései ugyanis ebben a pici tartományban még észlelhetők, s ha ez az érzet hiányzik, minden a pofánkban szól. Sokan megköveznének emiatt, ám határozottan kijelentem, hogy ezt a problémát a digitális hangtechnika soha nem fogja kiküszöbölni, ugyanis elvileg sem szüntethető meg, hiszen a kvantálás lényegéből következik.

A digitális technikában a legnagyobb jelszint értékét is meghatározza a felbontás. 16 bites rendszer esetén ez 1111111111111111, vagyis 16 db egyes. Ha ennél följebb mennénk, már eggyel több helyiértékre volna szükség, de 17 jegyű számot nem tud előidézni a rendszer, úgy mondjuk, túlcsordul. Ez iszonyat torzítással jár. Mivel pedig a legalsó lépcső után a csönd jön, az elérhető maximális dinamika a digitális rendszerekben megegyezik a jel-zaj viszonnyal.

A digitális világban a mintavett, de még nem kvantált jelet PAM-nak, impulzus-amplitúdómodulált jelnek hívják.

A következő ábrán nemcsak a kvantált jel, hanem a kvantálás, kerekítés következtében fellépő hiba is látható.

Ez nagyon ronda hiba: kvantálási zaj a neve. Hogy ezzel mit kezdünk, ezzel fogom folytatni. Most eddig jutottunk el: